Prufer序列

本文介绍了Prufer序列在生成树理论中的应用,详细阐述了如何通过Prufer序列来构建和转换带标号生成树。内容包括Prufer序列的定义、性质以及如何进行线性时间复杂度的序列转换。此外,还提供了C++代码实现从父亲序列到Prufer序列以及从Prufer序列到父亲序列的转换。

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PruferPruferPrufer 序列

一棵 nnn 个点的带标号生成树唯一对应一个长度为 n−2n-2n2PruferPruferPrufer 序列。
PruferPruferPrufer 序列是这样构造的:每次选出编号最小的叶子节点,将它删去,并将它相连的点加入序列中,直到进行 n−2n-2n2 次后剩两个点。一个点在 pruferpruferprufer 序列中出现的次数为度数-1。每个数都可能在 pruferpruferprufer 序列的每个位置出现。

相关结论

  1. nnn 个点的带标号生成树数量为 nn−2n^{n-2}nn2
  2. 选一个点为根的带标号生成树数量为 nn−1n^{n-1}nn1
  3. iii 个点的度数为 did_idi 的生成树数量为 (n−2)!(d1−1)!(d2−1)!...(dn−1)!=(n−2)!∏(di−1)!\frac{(n-2)!}{(d_1-1)!(d_2-1)!...(d_n-1)!}=\frac{(n-2)!}{\prod(d_i-1)!}(d11)!(d21)!...(dn1)!(n2)!=(di1)!(n2)!

线性求 PruferPruferPrufer 序列

不妨钦定 nnn 号点为根。
设当前叶子节点为 nownownow,把 fanowfa_{now}fanow 加入序列后,下一个叶子节点 nxtnxtnxt 可能为两种情况:nxt>nownxt>nownxt>nownxt=fanownxt=fa_{now}nxt=fanow。如果是第一种情况就不用管,第二种情况就一直暴力跳父亲,知道父亲不为叶子节点。这样的话 nownownow 是递增的,每个点也只会被遍历一次。
代码如下。

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
typedef long long LL;

void debug_out(){
    cerr << endl;
}
template<typename Head, typename... Tail>
void debug_out(Head H, Tail... T){
    cerr << " " << to_string(H);
    debug_out(T...);
}
#ifdef local
#define debug(...) cerr<<"["<<#__VA_ARGS__<<"]:",debug_out(__VA_ARGS__)
#else
#define debug(...) 55
#endif

const int N = 5e6 + 5;
void solve1(int n){//父亲序列转 prufer
	vector<int> prufer(n - 1), fa(n + 1), du(n + 1);
	for(int i = 1; i < n; i++) cin >> fa[i], du[fa[i]]++;
	for(int i = 1, now = 1; i <= n - 2; i++, now++){
		while(du[now]) now++;
		prufer[i] = fa[now];
		while(i < n - 2 && !--du[prufer[i]] && prufer[i] < now) debug(i), prufer[i + 1] = fa[prufer[i]], i++;
	}
	for(int i = 1; i <= n - 2; i++) debug(i, prufer[i]);
	LL ans = 0;
	for(int i = 1; i <= n - 2; i++) ans ^= (LL)i * prufer[i];
	cout << ans << '\n';
}
void solve2(int n){//prufer序列转父亲
	vector<int> prufer(n - 1), fa(n + 1), du(n + 1);
	for(int i = 1; i <= n - 2; i++) cin >> prufer[i], du[prufer[i]]++;
	prufer[n - 1] = n;
	for(int i = 1, now = 1; i <= n - 1; i++, now++){
		while(du[now]) now++;
		fa[now] = prufer[i];
		while(i < n - 1 && !--du[prufer[i]] && prufer[i] < now) fa[prufer[i]] = prufer[i + 1], i++;
	}
	LL ans = 0;
	for(int i = 1; i <= n - 1; i++) ans ^= (LL)i * fa[i];
	cout << ans << '\n';
}
int main(){
	ios::sync_with_stdio(false);
	cin.tie(0), cout.tie(0);
	int n, m;
	cin >> n >> m;
	if(m == 1) solve1(n);
	else solve2(n);
	return 0;
}
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